CN107508496A - 带辅磁互双稳态多模振动发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带辅磁互双稳态多模振动发电装置，双稳态压电悬臂梁为一对长短不同，一端固定，自由端相对放置且有磁极相对的永磁铁的压电悬臂梁，上下表面贴有压电片，导线从压电层的上表面和基层表面引出；所述永磁铁磁极与短压电悬臂梁自由端固定的永磁铁磁极相反，其外侧套有支架和线圈；所述支架一端固定；所述线圈套在支架上。本发明利用长度不同的压电悬臂梁自由端相对放置，互为带辅磁的双稳态，极大地拓宽了振动频宽；永磁铁之间的相互作用产生额外的电能，提高机电转换效率；弹簧上的磁铁作为一个激励，当短双稳态压电悬臂梁的振动频率接近弹簧磁铁块系统的振动频率时会出现共振，这有非常利于发电。
Description
技术领域
本发明为一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，有效的将压电发电和电磁发电结合起来，充分地利用了振动能量，属于再生环保新能源技术领域。
背景技术
随着天然气、石油等非再生能源的减少，能源成为当今世界面临的一重大问题，寻求新能源的同时利用可再生能源是必不可少的。压电发电作为一项能源新技术，正日益受到人们的关注。利用压电材料的正压电效应可将周国环境中的机械能转化成电能，同时，将压电发电和电磁发电结合可有效的增加系统的机电转换效率，以实现电子设备的自供能，可以实现能源循环再利用，既能够解决电池更换不方便问题，又能够节约能源，保护环境。
中国专利公开号CN104242725A公开了一种二级振动式宽频能量采集器，该装置用两个正对着的压电悬臂梁进行发电，较大的提高机电转换效率。中国专利公开号CN104300831A公开了一种悬臂耦合压电发电悬臂梁，利用不同长度的悬臂梁组合进行发电，拓宽了振动发电频宽。美国专利公开号WO2015110093A2公开了一种多模振动发电机，将压电发电和电磁发电结合，有效提高机电转换效率，但转换效率不是很高。
发明内容
为了能够有效提高机电转换效率，本发明提供了一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，将压电发电与电磁发电结合的同时，两个悬臂梁之间也互成带辅磁的双稳态，安装在弹簧上的永磁铁在产生电磁发电磁场的同时，也会作为一个激励作用于短压电悬臂梁，这使得整个系统的发电效果和机电转换效率都有大大提高。
为了解决上述技术问题，本发明带辅磁互双稳态多模振动发电装置的技术方案是：一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，该发电装置为双稳态压电悬臂梁，所述双稳态压电悬臂梁由一对相互对应且长短不同的压电悬臂梁组成，两压电悬臂梁的一端固定，两压电悬臂梁的自由端相对放置，长压电悬臂梁的自由端放置有永磁铁一6，短压电悬臂梁的自由端放置有永磁铁二7，永磁铁一6和永磁铁二7的磁极相对；压电悬臂梁的上下表面贴有压电片1，导线3从压电层1的上表面和基层2的表面引出；所述短压电悬臂梁自由端的永磁铁二7上下表面连接有弹簧5，弹簧5连接永磁铁三8，永磁铁三8再与弹簧5连接，弹簧5一端固定；所述永磁铁三8磁极与短压电悬臂梁自由端固定的永磁铁二7磁极相反，永磁铁三8的外侧套有支架4和线圈9；所述支架4一端固定；所述线圈9套在支架4上。
长短不同的压电悬臂梁互成双稳态，在振动过程中，永磁铁一6与永磁铁三8相互吸引，永磁铁一6与永磁铁二7相互排斥，使得永磁铁三8在永磁铁一6、永磁铁二7和弹簧5的共同作用之下做往复运动。
所述支架4内表面光滑，而且和永磁铁三8之间有间隙，使得永磁铁三8来回运动时受到来自支架4较小的阻力。
所述支架4的材质不能影响到永磁铁三8对线圈9的作用和磁铁一6和磁铁三8之间的作用。
所述线圈9缠绕在支架4表面，采用多层缠绕的方式，即从支架4的一端开始沿支架4表面缠绕，到达支架4的另一端后再缠绕回来，如此往复。
所述压电层1为极化后的PVDF，基础层2的材料为铜、钢或铝合金中的一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
本发明利用长度不同的压电悬臂梁自由端相对放置，互为带辅磁的双稳态，极大地拓宽了振动频宽；永磁铁之间的相互作用产生额外的电能，提高机电转换效率；弹簧上的磁铁作为一个激励，当短双稳态压电悬臂梁的振动频率接近弹簧磁铁块系统的振动频率时会出现共振，这有非常利于发电。
附图说明
图1是本发明中局部剖开的整体结构示意图；
图2是本发明中整体外形结构示意图；
图中：
1-压电层 2-基础层 3-导线
4-支架 5-弹簧 6-永磁铁一
7-永磁铁二 8-永磁铁三 9-线圈
具体实施方案
下面结合具体实施方案对本发明作进一步详细地描述。
如图1和图2所示，本发明带辅磁互双稳态多模振动发电装置，所述双稳态压电悬臂梁为一对长短不同，一端固定，自由端相对放置且有磁极相对的永磁铁一6和永磁铁二7，压电悬臂梁上下表面贴有压电片1，导线3从压电层1的上表面和基层2表面引出；所述短压电悬臂梁自由端永磁铁二7上下表面连接弹簧5，弹簧5连接永磁铁三8，永磁铁三8再与弹簧5连接，弹簧5一端固定；所述永磁铁三8磁极与短压电悬臂梁自由端固定的永磁铁二7磁极相反，其外侧套有支架4和线圈9；所述支架4一端固定；所述线圈9套在支架4上。
所述长短不同的压电悬臂梁互成双稳态，在振动过程中，永磁铁一6与永磁铁三8相互吸引，永磁铁一6与永磁铁二7相互排斥，使得永磁铁三8在永磁铁一6、永磁铁二7和弹簧5的共同作用之下做往复运动。
所述支架4内表面光滑，而且和永磁铁三8之间有间隙，使得永磁铁三8来回运动时受到来自支架4较小的阻力。
所述支架4的材质不能影响到永磁铁三8对线圈9的作用和磁铁一6和磁铁三8之间的作用。
所述线圈9缠绕在支架4表面，采用多层缠绕的方式，即从支架4的一端开始沿支架4表面缠绕，到达支架4的另一端后再缠绕回来，如此往复。
所述的压电层1为极化后的PVDF，基础层2的材料为铜、钢或铝合金中的一种。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范畴。
Claims (6)
1.一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，其特征在于：该发电装置为双稳态压电悬臂梁，所述双稳态压电悬臂梁由一对相互对应且长短不同的压电悬臂梁组成，两压电悬臂梁的一端固定，两压电悬臂梁的自由端相对放置，长压电悬臂梁的自由端放置有永磁铁一(6)，短压电悬臂梁的自由端放置有永磁铁二(7)，永磁铁一(6)和永磁铁二(7)的磁极相对；压电悬臂梁的上下表面贴有压电片(1)，导线(3)从压电层(1)的上表面和基层(2)的表面引出；所述短压电悬臂梁自由端的永磁铁二(7)上下表面连接有弹簧(5)，弹簧(5)连接永磁铁三(8)，永磁铁三(8)再与弹簧(5)连接，弹簧(5)一端固定；所述永磁铁三(8)磁极与短压电悬臂梁自由端固定的永磁铁二(7)磁极相反，永磁铁三(8)的外侧套有支架(4)和线圈(9)；所述支架(4)一端固定；所述线圈(9)套在支架(4)上。
2.根据权利要求1中所述的一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，其特征在于：长短不同的压电悬臂梁互成双稳态，在振动过程中，永磁铁一(6)与永磁铁三(8)相互吸引，永磁铁一(6)与永磁铁二(7)相互排斥，使得永磁铁三(8)在永磁铁一(6)、永磁铁二(7)和弹簧(5)的共同作用之下做往复运动。
3.根据权利要求1中所述的一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，其特征在于：所述支架(4)内表面光滑，而且和永磁铁三(8)之间有间隙，使得永磁铁三(8)来回运动时受到来自支架(4)较小的阻力。
4.根据权利要求1中所述的一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，其特征在于：所述支架(4)的材质不能影响到永磁铁三(8)对线圈(9)的作用和磁铁一(6)和磁铁三(8)之间的作用。
5.根据权利要求1中所述的一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，其特征在于：所述线圈(9)缠绕在支架(4)表面，采用多层缠绕的方式，即从支架(4)的一端开始沿支架(4)表面缠绕，到达支架(4)的另一端后再缠绕回来，如此往复。
6.根据权利要求1中所述的一种带辅磁互双稳态多模振动发电装置，其特征在于：所述压电层(1)为极化后的PVDF，基础层(2)的材料为铜、钢或铝合金中的一种。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171222 |
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